ENERJİ METABOLİZMASI Çeviren Doç.Dr. Ali Vaiz GARİPOĞLU SAMSUN-2014 Energy Metabolism • Energy metabolism: - Catabolism: processes breaking down organic molecules to release energy - Anabolism: processes using energy to construct molecules Why animals need energy? Enerji Metabolizması • Enerji metabolizması: - Katabolizma: Enerji açığa çıkarmak üzere organik molekülleri parçalayan işlemler - Anabolizma: Molekülleri oluşturmak üzere enerji kullanan işlemler Hayvanlar neden enerjiye ihtiyaç duyarlar? Fundamentals of Animal Energetics • Energy is needed for work • Animals can use chemical, electrical and mechanical energies (high grade energy) for work but not thermal energy (low grade energy). • Efficiency of energy transformation = output/input of high-grade • Efficiency: Always less than 1. • Ex: glucose 70%ATP + 30% heat Enerji Biliminin Esasları • Enerjiye iş için ihtiyaç duyulur. • Hayvanlar kimyasal, elektriksel ve mekanik enerjileri (yüksek dereceli enerji) iş için kullanırken ısı enerjisini (düşük dereceli enerji) bu amaçla kullanamamaktadır. • Enerji transformasyon (değişim) etkinliği= çıktı/girdi • Etkinlik: Genelde 1’den küçük • Ör: glukoz %70ATP + %30 ısı Energy use • Energy (food) is used for: – Maintenance – Growth (biosynthesis) – Work • However, each conversion is inefficient – heat formation – Usable energy: from feces(?!), body matter Energy kullanımı • Enerji (yem) şu amaçlarla kullanılır: – Yaşama payı – Büyüme (biyosentez) – İş • Bununla birlikte, her dönüşüm yeterince etkin değildir. – ısı oluşumu – Kullanılabilir enerji : dışkıdan(?!), Tüketilen kimyasal enerji Energy kullanımı Çevre Enerji hayvan vücuduna kimyasal enerji formunda girer • Enerji (yem) şu Hayvan amaçlarla kullanılır: Büyüme Abzorbe edilen payı kimyasal enerji – Yaşama Vücut dokularında biriken kimyasal enerji – Büyüme (biyosentez) – İş Biyosentez • Bununla birlikte, her dönüşüm yeterince etkin değildir. Abzorbe edilen kimyasal enerji vücutta 3 temel fizyolojik faaliyet için kullanılır Dışkı kimyasal enerjisi Atılan organik maddedeki kimyasal enerji Etkinsizlik Etkinsizlik Yaşama payı İçsel işin ayrışması(???) Isı Etkinsizlik – ısı oluşumu – Kullanılabilir enerji : Dışsal iş üretimi(??) dışkıdan(?!), Vücut dokularındaki kimyasal enerji hayvan öldüğünde diğer organizmalar için enerji konumuna gelir Dışsal işin mekanik enerjisi …ve ıs enerji v vücud Metabolic rate: Meaning and Measurement • Energy for work + heat comes from energy consumed • Rate of energy consumption = metabolic rate • Energy is measured in calories or joules • Calorie: amount of heat needed to raise the temperature of 1 gm of water by 1oC. • Metabolic rate = consumption of energy: calories/unit of time or watts • Significance of metabolic rates: – 1 - determines the amount of food an animal will need – 2 - the total rate of heat production is proportional to the total activity of all its physiological mechanisms – 3 - an animal’s metabolic rate represents the use of food resources of this animal’s ecosystem Metabolik oran: Anlamı ve Ölçülmesi • İş+ısı için gereken enerji tüketilen enerjiden karşılanır • Enerji tüketim oranı = metabolik oran • Enerji kalori veya joule birimiyle ifade edilir • Kalori: 1 g suyun sıcaklığını 1oC yükseltmek için gereken ısı miktarıdır. • Metabolik oran = enerji tüketimi : kalori/zaman veya watt birimi • Metabolik oranın önemi: – 1 – Hayvanın ihtiyaç duyduğu yem miktarını belirler – 2 – Isı üretiminin toplam hızı tüm fizyolojik mekanizmaların toplam aktivitesiyle orantılıdır – 3 – Bir hayvanın metabolik hızı (oranı) bu hayvanın ekosisteminin gıda kaynaklarını kullanma derecesini temsil etmektedir. Metabolic rate measurement • Direct measurement • Indirect measurement – By respirometry (box 6.4) – By measuring the chemical-energy content of the organic matter that enters and leaves the animal’s body ___ Metabolik oran (hız)ölçümü • Doğrudan ölçüm • Dolaylı ölçüm – Respirometri (solunum cihazı) kullanılarak – Hayvanın vücuduna giren ve çıkan organik materyalllerin kimyasal enerji içeriklerinin ölçülmesi ___ Metabolic rate • Read p 149 • Under aerobic metabolism, carbohydrates, proteins and lipids are burnt and produce CO2 • The rate of O2 consumption and CO2 formation vary with the 3 gps of nutrients (table 6.1) • Respiratory quotient (lungs) R = moles CO2 produced /moles O2 consumed • For convenience, O2 consumption is used to estimate the metabolic rate Allows to estimate the kind of food that has been burned Because this is cumbersome to calculate, the number 20.2J/ml O2 is used to calculate the MR from O2 consumption Metabolik oran (hız) • Aerobik metabolizmada karbonhidratlar, proteinler ve lipidler yanar ve CO2 üretir. • O2 tüketimi ve CO2 oluşum hızı (oranı) 3 grup besin maddesi için farklılık gösterir • Solunum katsayısı (akciğerler) R = Üretilen CO2 (mol) / Tüketilen O2 (mol) • Kolaylık için O2 tüketimi metabolik oranın hesaplanması amacı ile kullanılır. O2 tüketiminin kullanılması enerji üretimi amacı ile yanan besin çeşidinin tahmin edilmesini sağlar O2 tüketiminin tahmini güç olduğundan metabolik hesaplanmasında 20.2J/ml O2 sabit değeri kullanılır hızın Factors that affect metabolic rates • 2 main factors: – physical activity – external temperature • Other factors: – – – – – – – – Age Food ingestion Gender Time of the day Body size Reproductive condition Hormonal state Psychological stress • For aquatic animal, the salinity of ambient water • The food effect: specific dynamic action (SDA) = calorigenic effect of ingested food, especially proteins • The SDA is about 25%-30% of the energy value of the meal. Metabolik hızı etkileyen faktörler • 2 ana faktör: – Fiziksel aktivite – Dış ortam sıcaklığı • Diğer faktörler: – – – – – – – Yaş Yem tüketimi Cinsiyet Vücut boyutları Üreme kondisyonu Hormonal durum Fizyolojik stres • Suda yaşayan hayvanlar için su tuzluluk derecesi • Yem etkisi: spesifik dinamik aksiyon (SDA) = tüketilen besin maddelerinin özellikle de proteinlerin kalorijenik etkisi • SDA öğünün enerji değerinin yaklaşık %25-30’luk kısmına karşılık gelir. • Basal metabolic rate = BMR = metabolism rate at rest, at thermoneutral zone, in homeotherms • Thermoneutral zone = temperature at which the BMR is minimal • Standard Metabolic Rate = MR of a poikilotherm while it is 1) fasting, 2) resting • Bazal metabolik hız = BMH = Dinlenme anında, termonötral bölgede, homeotermlerde metabolizma hızı • Termonötral bölge = BMH’ın en düşük düzeyde olduğu sıcaklık • Standart Metabolik Hız = 1) Aç ve 2) Dinlenme halindeki POİKİOLOTHERM* hayvanın metabolik hızı * POİKİOLOTHERM: Çevre sıcaklığına göre vücut sıcaklığı değişiklik gösteren. Metabolic rate, size and activity • The maximal MR (Mmax) during strong aerobic exercise tends to be 10 x the BMR • The number of mitochondria per cells is higher in smaller species • Smaller species have also a more extensive respiratory tubes and circulatory vessels Metabolic hız, boyut ve aktivite • Yoğun aerobik eksersiz esnasında maksimum metabolik hız (MH) (Mmax) BMH’ın 10 katı düzeyine çıkabilir. • Küçük (vücut yapılı) türlerde hücre başına düşen mitokondri sayısı daha düşüktür. • Küçük türler aynı zamanda daha yaygın solunum kanallarına ve dolaşım damarlarına sahiptir. Heart size and Heart ? • Heart size is proportional to body size • However, smaller bodies have a higher MR • How to provide the body with enough O2 to sustain a more intense MR? Kalp büyüklüğü ve kalp? • Kalp büyüklüğü vücut büyüklüğüyle doğru orantılıdır • Bununla birlikte, küçük vücutlar daha yüksek metabolik hıza sahiptir • Daha yüksek metabolik hızı temin etmek için yeterli düzeyde O2 nasıl sağlanır? Relationship between size and metabolic rate • The total BMR increases with size, however, it does not proportionally increase with weight • Weight-specific metabolic rate: relationship constant through homeo and poikilotherms (allometric relationship) • M = aWb • b = 0.65-0.75 • a varies with groups • Vücut büyüklüğü ve metabolik oran arasındaki ilişki • BMH vücut büyüklüğü arttıkça yükseldiği halde ağırlık artışı ile orantılı olarak artmamaktadır. • Ağırlık-spesifik metabolik hız: homo ve poikiloterm hayvanlar için kullanılan sabit ilişiki vardır (allometrik ilişki) • M = aWb • b = 0.65-0.75 • a gruplara göre değişir. • Heart size and Heart ? • Kalp büyüklüğü vücut büyüklüğüyle doğru orantılıdır • However, smaller bodies have a higher MR • How to provide the body with enough O2 to sustain a more intense MR? • By having an increased Heart Rate and an increased Respiratory Rate • Ecological consequences: – Smaller species need more food per unit of body weight – Smaller species draw more resources from the ecosystem – Smaller species accumulate more toxins than larger one. Kalp büyüklüğü ve kalp? • Heart size is proportional to body size • Bununla birlikte, küçük vücutlar daha yüksek metabolik hıza sahiptir • Daha yüksek metabolik hızı temin etmek için yeterli düzeyde O2 nasıl sağlanır? • Kalp Hızı ve Solunum oranının artışıyla sağlanabilir. • Ekolojik sonuçlar: – Küçük türler birim vücut ağırlığı başına daha yüksek düzeyde yeme ihtiyaç duyarlar – Küçük türler ekosistemden daha fazla kaynak çekerler – Küçük türler büyük türlere göre daha fazla toksin biriktirirler. Energetics of food and growth • Proteins and carbohydrates = 4 kCal/gm, lipids – 9 kCal/gm • Energy absorption efficiency = absorbed/ingested energy • Growth growth efficiency= chemical-bondd energy of tissue added by growth (net)/ingested energy • Net growth efficiency = chemicalbond energy of tissue added by growth (net)/absorbed energy • Growth efficiency declines with age Besinlerin enerji içeriği ve büyüme (gelişme) • Proteinler ve karbonhidratlar = 4 kCal/gm, lipidler – 9 kCal/gm • Enerji abzorbiyon (emilim) etkinliği = absorbe edilen/tüketilen enerji • Büyüme (gelişme) etkinliği= Büyüme ile eklenen vücut dokusundaki kimyasal bağ enerjisi (net) /tüketilen enerji • Net büyüme (gelişme) etkinliği = Büyüme ile eklenen vücut dokusundaki kimyasal bağ enerjisi (net) /absorbe edilen enerji • Büyüme etkinliği yaşın ilerlemesiyle birlikte azalmaktadır. DENGELİ BİR DİYET TÜKETME BİR DİYETE SAHİP OLMA ÖNEMLİDİR Practical consequences • Farming and aquaculture: animals are slaughtered when they have reached their peak growth. • Afterward, there is a decrease in the investment • All life processes cost energy • Mental effort costs some, however, brain maintenance is overall costly Pratik sonuçlar • Çiftlik ve su hayvanları en yüksek (pik) büyüme noktasına ulaştıklarında kesilirler. • Daha sonra yatırımda bir azalma olur(???) • Tüm yaşamsal faaliyetlerin enerji maliyeti vardır • Zihinsel çaba bir miktar ancak beyin bakımı oldukça masraflı olmaktadır (???)
© Copyright 2024 Paperzz
